全身麻醉与中枢神经系统的异常发育明确相关，在实验模型中可导致神经认知功能损害。体外和体内研究都一致地显示GABA激动剂（如挥发性吸入麻醉剂、咪达唑仑和丙泊酚）或NMDA拮抗剂（如氯胺酮、异氟烷和一氧化二氮）的暴露能对多种神经传递系统产生剂量依赖和发育年龄依赖的作用。使用这些药物能增加幼龄动物包括大鼠、小鼠和非人灵长类神经元的死亡。麻醉剂诱导的神经毒性有可能发生在儿童身上，这引起了人们对小儿麻醉安全性的关注。据文献报道，儿童全身麻醉后可出现一系列行为改变，包括苏醒期谵妄，这可能是药物毒性的证据。不过，大部分是回顾性的临床研究，缺乏专门针对药物或监测的结果，而且很多结果指标不够敏感，难以发现微小的神经认知功能损害。这些回顾性研究中，有些显示了幼年时麻醉剂的暴露与神经认知功能损害相关，但其他研究则没有。因此，医生和家属应该放心，虽然全身麻醉药有可能诱发神经毒性，但几乎没有临床证据支持这种说法。